(57)【要約】【課題】製缶構造の缶材の使用本数を削減することで装置の生産効率を向上させると共に高い剛性を有する軽量の位置決め装置を提供する。【解決手段】複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面状で相互に連結して構築された製缶構造の基台２と、基台の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により案内されるビーム４とを備え、当該ビームを所定位置に位置決めする位置決め装置であって、基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶３２が設けられている。【選択図】    図１
2006269509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の缶材を相互に連結して構築された製缶構造の基台と、基台の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により所定方向に案内されるビームとを備え、当該ビームを所定位置に位置決めする位置決め装置であって、
基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶が設けられていることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に設けられた補強缶に加えて更に、これに交差する方向に補強缶が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域は、矩形状を成していることを特徴とする請求項２又は３に記載の位置決め装置。
【請求項４】
補強缶は、基台と同一平面上に位置決めされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項５】
補強缶は、基台とは異なる平面上にずらして位置決めされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)の製造装置に用いられ、当該基板を高精度に位置決めする位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の位置決め装置は、例えば特許文献１に示すように、ＹＸテーブルを支持する基台に石定盤を適用して構成されている。石定盤は、ＸＹテーブルを取り付ける基準面の加工性や、外乱振動に対する振動減衰性に優れているために、従来から多用されている。ところで、近年では、位置決め装置を組込んだ製造装置の生産効率(例えば、生産期間の短縮など)の向上や、装置構成品の再利用などの要求があり、このため、特に基台を石定盤から金属製のものに変更することが望まれている。
【０００３】
また、近年では、ワークの大型化が進んでおり、これにより位置決め装置(基台)も大型化しているが、基台は石定盤で構成されているため、当該基台を大型化すると、これに伴って基台重量が増加してしまう。そこで、位置決め装置が大型化しても基台を軽量化させる技術が望まれている。
【０００４】
このような要望に応えるものとして、基台を製缶構造(缶材による溶接構造)で構築する技術が知られている。しかしながら、基台を軽量化させるには、使用する缶材の本数を減らせばよいが、そうすると、位置決め装置(基台)の構造上必要な剛性を確保することが困難になってしまう。この場合、使用する缶材の本数を増やせば、位置決め装置(基台)の構造上必要な剛性を確保することはできるが、基台の重量が増加してしまう。
【０００５】
また、使用する缶材の本数を増やすと、それに応じて缶材相互を溶接する溶接箇所が増加するだけで無く、ひずみ取り(焼鈍しなど)のための熱処理において缶材の変形量が大きくなる。この場合、仕上げ加工に要する時間が長くなり、装置の生産効率が低下してしまう。更に、装置構成品の再利用する際には、溶接箇所を外したり切除(切断)するといった手間もかかってしまう。
【特許文献１】特開平６−３２０３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、製缶構造の缶材の使用本数を削減することで装置の生産効率を向上させると共に、高い剛性を有する軽量の位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明は、複数本の缶材を相互に連結して構築された製缶構造の基台と、基台の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により所定方向に案内されるビームとを備え、当該ビームを所定位置に位置決めする位置決め装置であって、基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶が設けられている。
【０００８】
この発明において、基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に設けられた補強缶に加えて更に、これに交差する方向に補強缶を設けても良い。この場合、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域を矩形状に構成しても良い。また、補強缶を基台と同一平面上に位置決めしても良いし、或いは、基台とは異なる平面上にずらして位置決めしても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製缶構造の缶材の使用本数を削減することで装置の生産効率を向上させると共に、高い剛性を有する軽量の位置決め装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の位置決め装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明において、位置決め装置は、例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)を製造する製造装置に用いられる場合を想定しており、当該基板を高精度に位置決めすることができる。
図１(ａ),(ｂ)には、本発明の第１の実施の形態に係る位置決め装置全体の構成例が概略的に示されている。本実施の形態の位置決め装置は、複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して構築された製缶構造の基台２と、基台２の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により所定方向に案内(移動)されるビーム４とを備えている。
【００１１】
本実施の形態では一例として、基台２は、４本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して矩形状に構築されており、缶材２ａと缶材２ｂとは互いに平行に対向していると共に、缶材２ｃと缶材２ｄとは互いに平行に対向している。この場合、各缶材2a,2b,2c,2dの連結方法としては、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法で連結させることが可能である。また、各缶材2a,2b,2c,2dは、軽量化を図るために中空の角柱形状を成しているが、例えば円柱形状や楕円柱形状としても良い。
【００１２】
このような基台２は、除振機構６を介して架台８に支持されており、架台８は、図示しないベースに固定(又は、載置)されている。本実施の形態では一例として、架台８には、４本の支柱８ａが立設されており、基台２は、例えばその四隅が除振機構６を介して４本の支柱８ａで支持されている。この場合、それぞれの支柱８ａ相互間には、梁部材８ｂが介在されており、これにより架台８の剛性が高められている。なお、各支柱８ａは、４本に限定されることは無く、例えば基台２の重量や大きさ或いは形状に応じて３本或いは５本以上設けてもよい。
【００１３】
また、基台２と架台８(支柱８ａ)との間に介在させる除振機構６としては、例えば空気バネやゴムなどの弾性材で基台２の微振動を制御する構成や、磁力作用により基台２の微振動を制御する構成など各種の構成を適用することができる。なお、磁力作用により微振動を制御する構成では、除振テーブルに磁力を作用させることで、基台２の微振動を制御することが可能である。このような除振機構６を基台２と架台８(支柱８ａ)との間に介在させることにより、外部から架台８を介して働いた振動は、除振機構６で吸収(絶縁)され基台２に伝達されることは無い。また、直動案内によりビーム４を所定方向に移動させる際に生じた振動も除振機構６で吸収(絶縁)されるため、ビーム４を滑らかに移動させて所定位置に高精度に位置決めすることができる。
【００１４】
また、本実施の形態では一例として、直動案内は、互いに平行に対向した缶材２ａ及び缶材２ｂ上にそれぞれスペーサ１０を介在して設けられている。この場合、スペーサ１０は、缶材２ａ及び缶材２ｂ上に沿って延在して設けられており、その上面には直動案内を固定する固定面１０ｓが設けられていると共に、当該固定面１０ｓは、平坦状に仕上げ加工が施されている。これにより、各スペーサ１０の固定面１０ｓに固定された各直動案内は、互いに同一平面上に高精度に且つ安定して位置決めされる。なお、各スペーサ１０を缶材２ａ及び缶材２ｂ上に設ける方法としては、例えば接着、ねじ止め、溶接、嵌め込みなどの各種の固定方法を適用することが可能である。
【００１５】
また図１(ａ)及び図５に示すように、各直動案内は、スペーサ１０(缶材２ａ、缶材２ｂ)の延在方向に沿って延出したガイドレール１２と、ガイドレール１２に沿って移動自在に配置された案内スライダ１４と、この案内スライダ１４をガイドレール１２に沿って往復動させる駆動機構とを備えて構成されている。なお、案内スライダ１４は、ガイドレール１２を跨るように形成されており、その状態でガイドレール１２に沿って摺動する。この場合、案内スライダ１４とガイドレール１２との間に複数の転動体(例えば、玉、ころ)を介在させることにより、案内スライダ１４をガイドレール１２に沿って滑らかに摺動させることができる。例えば案内スライダ１４に複数の転動体(図示しない)を循環させる循環路(図示しない)を構成し、案内スライダ１４の移動中に循環路を通ってガイドレール１２と案内スライダ１４との間に複数の転動体を循環させることで、案内スライダ１４をガイドレール１２に沿って滑らかに摺動させることができる。図示は省略するが、ガイドレール１２の幅方向両側及び案内スライダ１４の内側面両側には例えば２列の転動溝が設けられている。
【００１６】
案内スライダ１４をガイドレール１２に沿って往復動させる駆動機構は、ガイドレール１２に沿って平行に延出したステータ１６と、ステータ１６に沿って移動自在に配置された駆動スライダ１８とを備えている。この場合、ステータ１６には、互いに平行に対向して立ち上げられた一対のステータ壁１６ａが設けられており、これら一対のステータ壁１６ａの対向面には、それぞれ複数の永久磁石２０が駆動スライダ１８の移動方向に沿って所定間隔で対向配列されている。なお、複数の永久磁石２０は、その隣り合う永久磁石２０の表面(駆動スライダ１８に対面する側の面)の磁極(Ｎ極とＳ極)が交互に並ぶように配列されている。
【００１７】
駆動スライダ１８は、ステータ１６の一対のステータ壁１６ａの間を通過可能な寸法に構成されており、その両側面(ステータ壁１６ａに設けられた複数の永久磁石２０に対向する面)には、例えば３相のコイル２２が永久磁石２０の配列方向に沿って所定間隔で固定されている。この場合、各コイル２２の固定方法としては、駆動スライダ１８の両側面にコア(図示しない)を突設し、これにコイル２２を巻きつけて固定する方法や、コアを突設すること無くコイル２２を直接駆動スライダ１８の両側面に固定する方法などを適用することができる。
【００１８】
このような駆動機構において、図示しないコントローラから３相のコイル２２に順次電流を流して、各コイル２２の磁極をＳ極またはＮ極に変えると、その際の磁極と永久磁石２０の磁束とが反応することにより、フレミングの左手の法則に従って駆動スライダ１８を矢印S1,S2方向に移動させることができる。例えば駆動スライダ１８を矢印Ｓ１方向に移動させる場合には、３相のコイル２２に電流を流して、移動方向の後方側のコイル２２の磁極と永久磁石２０の磁束との間で反発力を働かせると共に、移動方向の前方側のコイル２２の磁極と永久磁石２０の磁束との間で吸引力を働かせれば良い。これにより、駆動スライダ１８を矢印Ｓ１方向に移動させることができる。
【００１９】
本実施の形態では、上述した駆動機構の駆動スライダ１８は、連結板２４を介して案内スライダ１４に連結されている。この場合、連結板２４に案内スライダ１４及び駆動スライダ１８を連結させる方法としては、例えば接着、ねじ止め、溶接、嵌め込みなどの各種の連結定方法を適用することが可能である。なお、ガイドレール１２及びステータ１６をスペーサ１０の固定面１０ｓに固定する方法も、例えば接着、ねじ止め、溶接、嵌め込みなどの各種の連結定方法を適用することが可能である。
【００２０】
また、連結板２４には、ビーム４が連結されている。この場合、駆動スライダ１８を移動させると、その際の移動力は連結板２４に伝達され、当該連結板２４を矢印S1,S2方向に移動させようとする。このとき、連結板２４に連結された案内スライダ１４がガイドレール１２に沿って摺動することにより、当該連結板２４を安定して矢印S1,S2方向に移動させることができる。これにより、連結板２４に連結されたビーム４を当該連結板２４の移動に従って矢印S1,S2方向に移動させることができる。
【００２１】
図１(ａ)に示すように、ビーム４には、例えば基板検査用器具(例えば、顕微鏡、各種測定器など)、各種加工ツール或いはこれらの昇降機構などを取付可能な可動板２６と、可動板２６をビーム４に沿って矢印T1,T2方向に移動させる移動機構とが搭載されている。ビーム４には、当該ビーム４に沿って延出した一対のガイドレール２８が配設されており、可動板２６は、これらガイドレール２８に沿って脱落すること無く移動できるように構成されている。また、移動機構は、一対のガイドレール２８間に当該ガイドレール２８に沿って延出したステータ３０と、可動板２６の背面(ステータ３０に対向した面)に固定された例えば３相のコイル(図示しない)とを備えて構成されている。
【００２２】
この場合、ステータ３０には、複数の永久磁石(図示しない)が可動板２６の移動方向に沿って所定間隔で配列されており、一方、可動板２６の背面に固定された３相のコイルは、永久磁石２０の配列方向に沿って所定間隔で配列されている。また、コイルの固定方法は、可動板２６の背面にコア(図示しない)を突設し、これにコイルを巻きつけて固定する方法や、コアを突設すること無くコイルを直接可動板２６の背面に固定する方法などを適用することができる。なお、可動板２６を矢印T1,T2方向に移動させる方法は、上述した駆動機構と同様であるため、その説明は省略する。
【００２３】
このような位置決め装置によれば、上述した駆動機構でビーム４を矢印S1,S2方向に移動させると共に、可動板２６を矢印T1,T2方向に移動させることにより、基板検査用器具により例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)全体の検査を行うことができる。この場合、ビーム４及び可動板２６を所定位置で停止させる停止制御機構としては、例えばガイドレール12,28に沿って図示しない光センサ(例えば、受発光素子など)を敷設し、案内スライダ１４(又は、連結板２４)及び可動板２６が通過する際に光センサから出力される信号に基づいて、上述した駆動機構及び移動機構を停止制御すれば良い。
【００２４】
なお、実際の装置構成において、基台２を構成する缶材2a,2b,2c,2dの間にワークベースが設けられ、当該ワークベース上に例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)がセットされるが、図面ではワークベースを省略している。また、上述した直動案内の駆動機構に電力を供給するための各種ケーブルが配設されるが、図面では当該ケーブルを省略している。更に、ビーム４に搭載された可動板２６を移動させる移動機構に電力を供給するための各種ケーブルが配設されるが、図面では当該ケーブルを省略している。また更に、基板検査用器具を制御したり、検査信号を送信するための各種ケーブルも配設されるが、図面では当該ケーブルを省略している。
【００２５】
このような位置決め装置において、その基台２には、４本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶３２が設けられており、当該補強缶３２は、基台２と同一平面上に位置決めされている。本実施の形態では一例として、互いに平行に対向した缶材２ａと缶材２ｂと間に、これら缶材2a,2bを横断(例えば、直交)する方向に１本の補強缶３２が設けられている。この場合、補強缶３２は缶材2a,2bの中央位置であって、当該補強缶３２と缶材2c,2dとが等間隔で整列する位置に配置することが好ましい。なお、かかる補強缶３２を中央位置よりも缶材２ｃ又は缶材２ｄ寄りに配置しても良い。
【００２６】
補強缶３２は、基台２を構成する各缶材2a,2b,2c,2dと同一形状に形成しても良いし、或いは、異なる形状に形成しても良い。なお、図面では、各缶材2a,2b,2c,2dと同一形状の補強缶３２を例示している。この場合、補強缶３２を基台２に設ける方法としては、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法で固定させることが可能である。ここで、補強缶３２や各缶材2a,2b,2c,2dの材質としては、例えば鉄鋼やチタンなどの比較的剛性の高い材料を適用することが好ましい。
【００２７】
このように、基台２の缶材2a,2bを横断する方向に１本の補強缶３２を設けた構成によれば、製缶構造の缶材の使用本数を削減することが可能となり、その結果、生産効率に優れた高い剛性の位置決め装置を実現することができる。ここで、長さＬ＝２８００ｍｍ、幅Ｗ＝２５００ｍｍ、高さ(スペーサ１０を含めた基台２の高さ)Ｈ＝３７０ｍｍ、缶材2a,2b,2c,2d及び補強缶３２の板厚を１２ｍｍ、幅を２００ｍｍ、高さを３００ｍｍに設定した基台２を想定すると、本実施の形態の基台２の総重量は約１８５０ｋｇとなり、従来の石定盤で形成した基台の総重量が約９３００ｋｇであるのに比べて大幅に軽量化(約８割の重量減)させることができる。この場合、補強缶３２を除いた基台２の総重量が約１６６０ｋｇとなるのに比べて約１.１１倍程度の重量増にとどめることができる。
【００２８】
また、有限要素法(ＦＥＭ：Finite Element Method)を用いて、補強缶３２の有無に対する基台２の剛性に関する解析を行った。ＦＥＭ解析とは、解析対象とする領域を微小区画に分割し、その各々の微小区画を簡単なモデル(例えば、数式)で近似した後、その近似値を全体的に組み立てて解く手法である。かかるＦＥＭ解析では、移動重量に対する基台２の“たわみ(真直度)”と“共振周波数”の２項目について検討した。
【００２９】
たわみ(真直度)の解析(静特性評価)では、基台２の四隅をピボット支持した状態で、直動案内を固定する各スペーサ１０の固定面１０ｓに片側４００ｋｇ(両方で８００ｋｇ)の移動重量を作用させて、固定面１０ｓの端寄りと中央の２箇所でたわみ量を評価した。まず、移動重量(８００ｋｇ)を固定面１０ｓの中央に位置付けた状態では、補強缶３２が無い基台２の最大たわみ量は２２.７μｍであるのに対し、補強缶３２が有る基台２では２０.９μｍとなる。この場合、移動重量を固定面１０ｓの端寄りに移動した際のたわみから算出される真直度成分は、補強缶３２が無い基台２では１２.１μｍとなるのに対し、補強缶３２が有る基台２では１２.２μｍとなり、有意の差は認められなかった。これにより、たわみ(真直度)の解析(静特性評価)では、補強缶３２の有無で効果に大きな差が無いことが評価された。なお、かかる評価では、基台２の自重は、スペーサ１０の固定面１０ｓの仕上げ加工が当該スペーサ１０を缶材2a,2b上に固定した後に行われるため、加工時にキャンセルされる成分として計算条件には含めていない。
【００３０】
共振周波数の解析(動特性評価)では、基台２の四隅を鉛直方向にのみ拘束し、水平面内はフリーな状態で評価した。これによれば、補強缶３２が有る基台２は、補強缶３２が無い基台２に比べて、駆動方向(ビーム４の移動方向S1,S2＝基台２の長さＬ方向)の共振周波数が約１.３８倍程度向上する。これは駆動方向へのビーム４の位置決め動作を行う際の応答性が高められたことを意味する。この場合、共振周波数が約１.３８倍程度向上したことは、重量が同じ基台２であれば、補強缶３２が無い基台２に比べて補強缶３２が有る基台２の剛性が約２倍に向上したことと等価の評価結果となる。
【００３１】
また、基台２の幅Ｗ方向について共振周波数を解析(動特性評価)すると、補強缶３２が有る基台２は、補強缶３２が無い基台２に比べて、特に駆動方向に沿って配された一対の缶材2a,2bが開くモードの共振周波数が他のモードよりも高まる。これは基台２の幅Ｗ方向への位置決め動作を行う際の応答性が高められたことを意味する。
【００３２】
なお、本発明は、上述した第１の実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更しても同様の効果を得ることができる。
上述した実施の形態では補強缶３２を基台２と同一平面上に位置決めしたが、例えば図２(ａ)に示すように、補強缶３２を基台２とは異なる平面上にずらして位置決めしても良い。図面には一例として、補強缶３２をスペーサ１０とは反対側にずらして位置決めした構成例が示されている。なお、補強缶３２のずらし量は、例えば基台２の大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。この図の例では、補強缶３２の長さを缶材2c,2dの長さよりも長くし、缶材2a,2bの下面に接合するようにしている。また、ずらして位置決めした補強缶３２と基台２との固定方法は、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法を適用することができる。
このような構成としたことにより、基台２の重心の高さを除振機構６の重心の高さに近付けることができるため、そのことによる除振性能を向上させることができる。また、ビーム４の高さを低くできることにより、可動部の重心の高さを抑制することもできる。この場合、缶材２ａと補強缶３２、缶材２ｂと補強缶３２との接合部に別途補強材を付加するとより好ましい。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、補強缶３２を缶材2a,2b間を横断する方向に配置したが、例えば図２(ｂ)に示すように、補強缶３２を缶材2c,2d間を横断する方向に配置しても良い。この場合、当該補強缶３２を基台２と同一平面上に位置決めしても良いし、或いは、基台２とは異なる平面上に位置決めしても良い。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る位置決め装置について説明する。
なお、本実施の形態は、基台２の改良にかかり、他の構成は上述した第１の実施の形態の構成と同様であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。なお、第１の実施の形態と同一の構成については、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
上述した第１の実施の形態において、基台２には、複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶３２を設けたが、図３(ａ)に示すように、本実施の形態では、当該補強缶３２に加えて更に、これに交差する方向に補強缶34a,34bが増設されている。なお、補強缶３２及び補強缶34a,34bは、基台２と同一平面上に位置決めされている。
【００３５】
具体的には、缶材２ｃと補強缶３２との間を横断する方向に１つの補強缶３４ａが、そして、補強缶３２と缶材２ｄとの間を横断する方向に１つの補強缶３４ｂがそれぞれ増設されており、これら２つの補強缶34a,34bは、互いに駆動方向(ビーム４の移動方向S1,S2＝基台２の長さＬ方向)に沿って整列している。この場合、各補強缶34a,34bは缶材2a,2bの中央位置であって、当該各補強缶34a,34bと缶材2c,2dとが等間隔で整列する位置に配置することが好ましい。なお、補強缶３４ａを中央位置よりも缶材２ｂ寄りに配置し、補強缶３４ｂを缶材２ｄ寄りに配置しても良いし、逆に、補強缶３４ａを中央位置よりも缶材２ａ寄りに配置し、補強缶３４ｂを缶材２ｂ寄りに配置しても良い。
【００３６】
このような構成によれば、基台２の総重量は約２０５０ｋｇとなり、従来の石定盤で形成した基台の総重量が約９３００ｋｇであるのに比べて大幅に軽量化(約８割弱の重量減)させることができる。この場合、補強缶３２及び補強缶34a,34bを除いた基台２の総重量が約１６６０ｋｇとなるのに比べて約１.２３倍程度の重量増にとどめることができる。
【００３７】
また、有限要素法(ＦＥＭ)を用いて、補強缶３２及び補強缶34a,34bの有無に対する基台２の剛性に関する解析を行った。かかるＦＥＭ解析では、移動重量に対する基台２の“たわみ(真直度)”と“共振周波数”の２項目について検討した。
【００３８】
たわみ(真直度)の解析(静特性評価)において、移動重量(８００ｋｇ)を固定面１０ｓの中央に位置付けた状態では、補強缶３２及び補強缶34a,34bが無い基台２の最大たわみ量は２２.７μｍであるのに対し、補強缶３２及び補強缶34a,34bが有る基台２では１８.７μｍとなる。この場合、移動重量を固定面１０ｓの端寄りに移動した際のたわみから算出される真直度成分は、補強缶３２及び補強缶34a,34bが無い基台２では１２.１μｍとなるのに対し、補強缶３２及び補強缶34a,34bが有る基台２では１０.３μｍとなる。これにより、たわみ(真直度)の解析(静特性評価)では、補強缶３２及び補強缶34a,34bの有無で効果に大きな差が有ることが評価された。なお、かかる評価では、基台２の自重は、加工時にキャンセルされる成分として計算条件には含めていない。
【００３９】
共振周波数の解析(動特性評価)において、補強缶３２及び補強缶34a,34bが有る基台２は、補強缶３２及び補強缶34a,34bが無い基台２に比べて、駆動方向(ビーム４の移動方向S1,S2＝基台２の長さＬ方向)の共振周波数が約１.８７倍程度向上する。即ち、上記第１の実施の形態に対して約１.３５倍程度向上する。これは駆動方向へのビーム４の位置決め動作を行う際の応答性が高められたことを意味する。この場合、共振周波数が約１.８７倍程度向上したことは、重量が同じ基台２であれば、補強缶３２及び補強缶34a,34bが無い基台２に比べて補強缶３２及び補強缶34a,34bが有る基台２の剛性が約３.５倍に向上したことと等価の評価結果となる。
【００４０】
なお、本発明は、上述した第２の実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更しても同様の効果を得ることができる。
例えば図３(ｂ)に示すように、第２の実施の形態の他の構成例として、缶材２ａと補強缶３２との間を横断する方向に１つの補強缶３４ａが、そして、補強缶３２と缶材２ｂとの間を横断する方向に１つの補強缶３４ｂをそれぞれ増設しても良い。
【００４１】
また、上述した実施の形態では補強缶３２及び補強缶34a,34bを基台２と同一平面上に位置決めしたが、例えば図４(ａ),(ｂ)に示すように、補強缶３２及び補強缶34a,34bを基台２とは異なる平面上にずらして位置決めしても良い。図面には一例として、補強缶３２及び補強缶34a,34bをスペーサ１０とは反対側にずらして位置決めした構成例が示されている。なお、補強缶３２及び補強缶34a,34bのずらし量は、例えば基台２の大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。図４(ａ)の例では、補強缶３２の長さを缶材2c,2dの長さよりも長くし、缶材2a,2bの下面に接合すると共に、補強缶３４ａを缶材２ｃの下面まで延出して接合し、更に、補強缶３４ｂを缶材２ｄの下面まで延出して接合するようにしている。また、図４(ｂ)の例では、補強缶３２の長さを缶材2a,2bと同じ長さとし、缶材2c,2dの下面に接合すると共に、補強缶３４ａを缶材２ａの下面まで延出して接合し、更に、補強缶３４ｂを缶材２ｂの下面まで延出して接合するようにしている。また、ずらして位置決めした補強缶３２及び補強缶34a,34bと基台２との固定方法は、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法を適用することができる。
このような構成としたことにより、基台２の重心の高さを除振機構６の重心の高さに近付けることができるため、そのことによる除振性能を向上させることができる。また、ビーム４の高さを低くできることにより、可動部の重心の高さを抑制することもできる。この場合、図４(ａ)の例では、補強缶３２と缶材2a,2bとの接合部、補強缶３４ａと缶材２ｃとの接合部、補強缶３４ｂと缶材２ｄとの接合部、また、図４(ｂ)の例では、補強缶３２と缶材2c,2dとの接合部、補強缶３４ａと缶材２ａとの接合部、補強缶３４ｂと缶材２ｂとの接合部にそれぞれ別途補強材を付加するとより好ましい。
【００４２】
ここで、上述した第１及び第２の実施の形態を含めた本発明の位置決め装置において、その基台２の剛性について考察する。
基台２の剛性を高める場合、補強缶(32,34a,34b)の本数を増やせば良いことは自明であるが、本数を増やせばその分だけ基台２の重量が増加してしまう。この場合、剛性は高まるが同時に重量増となり、共振周波数は期待するほど向上しない場合が多い。そこで、上述した第１及び第２の実施の形態において、更に補強缶を増設した基台２について、共振周波数と基台重量との関係に考察を加えた。
【００４３】
まず、基台２の幅Ｗ方向の共振周波数は、例えば図１(ｂ)に示すように、互いに平行に対向した缶材２ａと缶材２ｂと間に１本の補強缶３２を設けるだけで飛躍的に向上する効果が得られる。例えば、当該幅Ｗ方向で最も低い共振周波数は、駆動方向(ビーム４の移動方向S1,S2＝基台２の長さＬ方向)で最も低い共振周波数よりも約２倍も向上する。従って、基台２の重量増という犠牲を払ってまで更に補強缶を増設する必要は無い。
【００４４】
次に、駆動方向(基台２の長さＬ方向)の共振周波数は、例えば図３(ａ)の基台２に対して更に補強缶を１本増設した場合、補強缶が無い基台２よりも約２.１倍程度向上し、更に補強缶を１本(合計２本)増設した場合、補強缶が無い基台に対して約２.４倍程度向上する。かかる効果について考察すると、補強缶を１本増設する構成よりも２本増設する構成の方が効果的に共振周波数を向上させることができる。しかし、その向上率は、補強缶が無い基台２に対して補強缶３２及び補強缶34a,34bを増設した場合の倍率に比べれば低いものとなる。この場合、補強缶(32,34a,34b)が有る基台２に対して更に補強缶を増設した場合の重量増という犠牲を払ってまで更に補強缶を増設する必要は無い。例えば、補強缶を２本増設した場合の基台２の総重量は２４００ｋｇとなり、これは補強缶(32,34a,34b)が無い基台２の総重量に対して約１.４５倍にもなる。
【００４５】
ここで、基台２の共振周波数と基台重量とを定量的に評価するために、下記の指標を定義し、補強缶(32,34a,34b)が無い基台２に対する比較を行った。
指標＝共振周波数／基台重量(ただし、製缶部分の重量で比較する)
この場合、補強缶(32,34a,34b)が無い基台２の指標をα、補強缶３２が有る基台２の指標をβ、補強缶34a,34bが有る基台２の指標をγ、補強缶34a,34bに加えて更に２本の補強缶を増設した基台２の指標をδとすると、
β／α＝１.１７
γ／α＝１.３７
δ／α＝１.４３
となり、重量増に対する共振周波数の向上率が低下していることが分る。
【００４６】
また、製缶構造を成す基台２の接合箇所数を基準に同様の比較を行うと、
β／α＝０.９２
γ／α＝０.７５
δ／α＝０.４９
となり、共振周波数の向上率に対して、接合箇所の増加率が大きいことが分る。
以上から、例えば図３(ａ)に示すような補強缶34a,34bが有る基台２を組込んだ位置決め装置が、装置の生産性や軽量化、剛性の向上の点で優れている。
【００４７】
なお、上述した第１及び第２の実施の形態では、補強缶(32,34a,34b)を各缶材に対して直交配置しているが、対角線状に配置しても良い。例えば図１(ｂ)の基台２では、缶材２ａと缶材２ｄの連結部分から缶材２ｂと缶材２ｃの連結部分に亘って補強缶３２を配置すれば良い。また、例えば図３(ａ)の基台２では、缶材２ａと缶材２ｄの連結部分から缶材２ｂと缶材２ｃの連結部分に亘って補強缶３２を配置し、缶材２ａと缶材２ｃの連結部分から缶材２ｂと缶材２ｄの連結部分に亘って補強缶34a,34bを配置すれば良い。
【００４８】
また、上述した第１及び第２の実施の形態において、ビーム４や可動板２６を往復動させる機構としてリニアモータを想定して例示したが、これに代えて例えばボールねじを配設し、当該ボールねじに螺合して往復動するナットをビーム４や可動板２６に接続させても良い。或いは、ベルトにビーム４や可動板２６を接続させ、ベルトを走行制御することでビーム４や可動板２６を往復動させても良い。
【００４９】
また、上述した第１及び第２の実施の形態では、スペーサ１０を配置しているが、各缶材の表面を平坦に精密加工できれば、当該各缶材の平坦面上に直動案内を直付けしても良いことは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】(ａ)は、本発明の第１の実施の形態に係る位置決め装置全体の構成例を概略的に示す斜視図、(ｂ)は、位置決め装置の基台の構成例を示す斜視図。
【図２】(ａ)は、第１の実施の形態の変形例に係る位置決め装置の基台の構成を示す斜視図、(ｂ)は、第１の実施の形態の他の変形例に係る位置決め装置の基台の構成を示す斜視図。
【図３】(ａ)は、本発明の第２の実施の形態に係る位置決め装置の基台の構成例を概略的に示す斜視図、(ｂ)は、第２の実施の形態の他の構成例に係る基台の斜視図。
【図４】(ａ)は、第２の実施の形態の変形例に係る位置決め装置の基台の構成を示す斜視図、(ｂ)は、第２の実施の形態の他の変形例に係る位置決め装置の基台の構成を示す斜視図。
【図５】直動案内の構成例を一部拡大して示す斜視図。
【符号の説明】
【００５１】
２  基台
2a,2b,2c,2d  缶材
４  ビーム
６  除振機構
８  架台
１０  スペーサ
３２  補強缶
【図１】
2006269509.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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